專利名稱：用于自適應傳輸均衡的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及均衡技術，更具體地，涉及均衡鏈路伙伴傳輸器的技術。
背景技術：
10千兆位以太網(IOGbE)是一組具有l(wèi)OGbit/s標稱數據速率的以太網標準。通 過光纖、銅制電纜、和雙絞線傳輸的IOGbE由IEEE802. 3標準規(guī)定。IEEE 802. 3是為有線以 太網定義物理層和數據鏈路層的媒存取控制(MAC)子層的標準集合。例如，IEEE 802. 3ap 為通過印制電路板傳輸的底板以太網提供標準，其速率為1和lOGbit/s。IEEE 802. 3ap標準定義了物理媒體相關子層(PMD)控制功能。PMD控制功能實 施10GBASE-KR啟動協議，該協議提供如下機制，通過該機制本地接收器能夠調節(jié)鏈路伙 伴傳輸均衡器以優(yōu)化底板互聯的性能，以及在訓練完畢并且準備好接收數據時通知鏈路伙 伴。該機制是通過連續(xù)交換固定長度的訓練幀來實施的。這些訓練幀由兩個物理層設備使 用，用以交換為兩個設備配置自適應均衡濾波器所需的控制和狀態(tài)信息。訓練幀包括頭字 段、系數更新字段、狀態(tài)報告字段、和pmi訓練模式字段。IEEE 802. 3ap標準沒有定義接收器使用PNll訓練模式字段。為了均衡底板，接收 器設計人員通常在接收器和傳輸器之間分配均衡負荷。均衡是基于一個或多個預定標準來 評估的。通常，傳輸器均衡時間是有限的，而均衡空間是龐大的。所以，傳統(tǒng)的均衡標準是 次優(yōu)化的，并且不適用于IEEE 802.3ap的應用。因此，需要改善均衡速度。

發(fā)明內容
一般地，為自適應鏈路伙伴傳輸器均衡提供了方法和設備。根據本發(fā)明的一個方 面，通過所述鏈路伙伴和所述本地收發(fā)器之間的信道接收訓練幀，本地收發(fā)器自適應鏈路 伙伴的均衡參數中的一個或多個，其中所述訓練幀包括預定訓練模式；調節(jié)所述鏈路伙伴 的均衡參數中的一個或多個；以及基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預定訓練模 式，確定所述信道的均衡是否滿足一個或多個預定標準。預定訓練模式可以是偽隨機模式，例如PNll模式。確定信道的均衡滿足一個或多 個預定標準的步驟可以由偽隨機模式檢驗器來執(zhí)行，例如PNll檢驗器。根據本發(fā)明的另一個方面，信道的噪聲容限可以可選地得到改善。通過在改變均 衡參數中的一個或多個的同時改變一個或多個鎖存器的電壓閾值可以改善信道的噪聲容 限。例如，根據本地收發(fā)器是否適當地接收預定訓練模式，可以建立噪聲容限。根據本發(fā)明的另一個方面，信道的抖動容限可以可選地得到改善。通過在改變均 衡參數中的一個或多個的同時改變一個或多個鎖存器的時間偏移可以改善信道的抖動容 限。例如，根據本地收發(fā)器是否適當地接收預定訓練模式，可以建立抖動容限。參照以下詳述和圖解，能夠更全面的理解本發(fā)明以及它的更多功能與優(yōu)點。


圖1示出了根據IEEE 802. 3ap標準的示例性訓練幀結構；圖2是根據IEEE 802. 3ap標準的握手操作的PMD鏈路塊的框圖；圖3是描述根據IEEE 802. 3ap標準的系數更新進程的示例性實施過程的流程圖；圖4是描述根據IEEE 802. 3ap標準的狀態(tài)更新進程的示例性實施過程的流程 圖；圖5是根據IEEE 802. 3ap標準的本地PMD傳輸器中的示例性PMD訓練幀發(fā)生器 的框圖；圖6是包括本發(fā)明特征的本地PMD接收器中的示例性PMD訓練幀提取器的框圖；圖7示出了與數據眼相關的噪聲容限和抖動容限；以及圖8是包括本發(fā)明特征的示例性本地傳輸器均衡自適應進程的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明為自適應鏈路伙伴傳輸器均衡提供了方法和設備。根據本發(fā)明的一個方 面，如下面進一步討論的，通過觀測當PMD鏈路層通信時PNll檢驗器(或另一個偽隨機模 式檢驗器)的鎖狀態(tài)來執(zhí)行所述均衡。所接收的PNll訓練模式(或另一個偽隨機模式) 的準確性被用作信道是否被適當地均衡的指示。如此，鏈路伙伴傳輸器FIR系數在訓練進 程中得到自適應。根據本發(fā)明的另一個方面，一個或多個決策鎖存器被設定在一個或多個 預定目標噪聲容限和/或抖動容限的水平，而不是被設定在一個優(yōu)化眼采樣位置，由此改 善噪聲和/或抖動容限。圖1示出了根據IEEE 802. 3ap標準的示例性訓練幀結構100。如圖1所示，示例 性訓練幀結構100包括4個八位字節(jié)的幀標記、16個八位字節(jié)(1個八位字節(jié)=8比特)的 系數更新(例如，用于鏈路伙伴傳輸器FIR系數設定的指令)、16個八位字節(jié)的狀態(tài)報告、 和512個八位字節(jié)的PNll訓練模式。4個八位字節(jié)的幀標記使用32-bit的模式(十六進 制為FFFF0000)劃分每個數據幀。該模式被稱作是訓練幀開始的唯一指示。如下面與圖2 一起討論的，使用Differential Manchester Encoding(DME)傳輸用于系數更新和狀態(tài)報 告(256比特)的接下來的2個字段。最后，傳輸512個八位字節(jié)的PNll訓練模式。10GBASE-KR設備經常需要在啟動協議期間傳輸和接收訓練幀100。重復傳輸(并 接收)訓練幀，直到兩個設備就配置它們的自適應均衡濾波器所需的控制信息達到一致。 每個幀包含4384比特的數據。這些比特通常以IOG的速度傳輸(每單位間隔1個比特)。圖2是根據IEEE 802. 3ap標準的握手操作的PMD鏈路塊200的框圖。如圖2所 示，PMD鏈路塊200包括本地收發(fā)器210和鏈路伙伴收發(fā)器250。本地收發(fā)器210和鏈路伙 伴收發(fā)器250由底板連接，并通過反向信道彼此通信。如圖2所示，鏈路伙伴通信信道220 包含用于收發(fā)器210的本地傳輸器的系數更新指令和用于收發(fā)器210的接收器(在此有時 稱為本地接收器)的鏈路伙伴收發(fā)器250的傳輸器(在此有時稱為LP傳輸器)的狀態(tài)報 告。另外，本地PMD控制信道230包含用于收發(fā)器250的傳輸器(在此有時稱為LP傳輸器) 的系數更新指令，和用于收發(fā)器250的接收器(在此有時稱為LP接收器)的收發(fā)器210的 傳輸器的狀態(tài)報告。在圖2的配置中，收發(fā)器210的接收器使用PMD控制功能來訓練鏈路伙伴收發(fā)器250的傳輸器。IEEE 802. 3ap規(guī)范定義了 PMD控制功能，用于發(fā)送指令以更新鏈路伙伴收 發(fā)器250的傳輸器并定義了狀態(tài)功能，以獲知鏈路伙伴收發(fā)器250的傳輸器狀況的狀態(tài)。圖3是描述根據IEEE 802. 3ap標準的系數更新進程300的示例性實施過程的流 程圖。大體上，在系數更新進程300期間，本地接收器通知鏈路伙伴傳輸器更新它的FIR系 數。在步驟310期間，本地接收器為鏈路伙伴傳輸器確定系數更新。然后在步驟320期間， 本地接收器將系數更新編碼到本地傳輸器的PMD控制字段中。在步驟330期間，本地傳輸 器隨后將編碼后的系數控制字段傳送給鏈路伙伴接收器。最后，在步驟340期間，鏈路伙伴 接收器提取系數字段，并將其傳送給鏈路伙伴傳輸器。在步驟350期間，執(zhí)行測試以確定訓練是否完成。在步驟350期間，如果確定訓練 沒有結束，則程序控制返回到步驟310，并按上述方式繼續(xù)執(zhí)行。但是，在步驟350期間，如 果確定訓練結束，則程序控制終止。圖4是描述根據IEEE 802. 3ap標準的狀態(tài)更新進程400的示例性實施過程的流 程圖。大體上，狀態(tài)更新進程400包括鏈路伙伴傳輸器，該傳輸器將它的FIR系數更新進程 的狀態(tài)通知給本地接收器。如圖4所示，在狀態(tài)更新進程400期間，鏈路伙伴傳輸器在步驟 410期間等待來自本地接收器的用于系數更新的指令。此后，在步驟420期間，鏈路伙伴傳 輸器通過將它的狀態(tài)編碼到PMD狀態(tài)字段中來對收到的指令做出回應。最后，在步驟430 期間，鏈路伙伴傳輸器將編碼后的狀態(tài)傳輸給本地接收器。如前所示，所接收的PNll訓練模式的準確性表明信道是否合理地被均衡了。如下 面討論的，傳輸器和接收器執(zhí)行收發(fā)器系統(tǒng)的共同自適應。根據IEEE 802.3ap標準，在一 個實施方案中，共同均衡自適應進程包括系數預設或系數初始化進程，繼而是系數自適應 進程。大體上，在系數預設階段，傳輸器FIR系數僅被預設成主分接頭。在系數初始化進程 中，傳輸器FIR系數被設成802. 3ap標準規(guī)定的預設值。在步驟440期間，執(zhí)行測試來確定訓練是否結束。在步驟440期間，如果確定訓練 沒有結束，則程序控制返回到步驟410并按上述方式繼續(xù)。但是，在步驟440期間，如果確 定訓練結束，則程序控制終止。圖5是根據IEEE 802. 3ap標準的本地PMD傳輸器中的示例性PMD訓練幀發(fā)生器 510的框圖。如圖5所示，PMD訓練幀發(fā)生器510包括幀頭寄存器530、鏈路伙伴TX系數更 新寄存器540、本地TX狀態(tài)寄存器550、和PNll發(fā)生器560。元件530、540、550、560共同為 圖1的訓練幀100提供必要的組件。訓練幀組件被提供給幀匯編器570，形成用于傳輸給 LP PMD接收器520的幀100。請注意，PMD訓練幀發(fā)生器510是本地PMD發(fā)生器的一部分。圖6是包括本發(fā)明特征的本地PMD接收器中的示例性PMD訓練幀提取器620的框 圖。如圖6所示，PMD訓練幀提取器620從時鐘與數據恢復系統(tǒng)610接收恢復的信號。示 例性PMD訓練幀提取器620包括n-bit到m-bit發(fā)生器630，例如4_bit到8個八位字節(jié) 發(fā)生器、數據包形成器640、PN11檢驗器650、系數/狀態(tài)提取器660、本地TX系數更新寄存 器670、和鏈路伙伴TX狀態(tài)寄存器680。例如，2007年12月31日提交的美國專利申請序號第11/967，463，題為“Methods and Apparatus for Detecting and Decoding Adaptive Equalization Training Frames”，該專利以引用的方式并入本文，可以利用其中描述的技術實現數據包形成器640。 根據本發(fā)明，除IEEE 802. 3ap標準規(guī)定的功能以外，PNll檢驗器650評估接收的PNll訓練模式的準確性以確定信道是否適當地被均衡了。在均衡系數自適應進程期間，基于來自 如以下結合圖7討論的鎖存器的決策，PNll檢驗器650確定所接收的PNll模式是否被適 當地接收(成功/失敗)。系數/狀態(tài)提取器660從收到的幀中提取均衡系數和LP狀態(tài)，二 者以已知的方式分別儲存在本地TX系數更新寄存器670和鏈路伙伴TX狀態(tài)寄存器680中。如上所述，本發(fā)明的另一方面將一個或多個決策鎖存器設置于一個或多個預定目 標噪聲容限和/或抖動容限水平，而不是設置于優(yōu)化眼采樣位置，由此改善噪聲和/或抖動 容限。圖7示出了關于數據眼710的噪聲容限和抖動容限。以該方式，接收器能夠定義目 標抖動和噪聲容限。如圖7所示，基于噪聲容限目標780，噪聲容限鎖存器760被設置在一 定電壓電平處的目標幅值容限水平，與數據采樣時鐘大體一致。另外，決策鎖存器750也以 已知的方式與數據采樣時鐘一致。另外，基于一定的時間基準，目標抖動容限鎖存器770被 設置在偏離決策鎖存器750的時間偏移處。該時間偏移取決于抖動容限目標790。應注意， 通過變化鎖存器閾值和/或隨時間的時間偏移來減少所需的鎖存器數目，從而可以使用時 間/電壓多路復用技術，或者如圖7所示，可以使用三種不同的鎖存器750、760、770。如以下結合圖7討論的，為了評估噪聲容限的成績，在調節(jié)傳輸FIR系數的同時， 噪聲容限鎖存器760的輸出被應用于PNll檢驗器650。對于每一個傳輸FIR系數的設置， PNll檢驗器650確定是否適當地接收了 PNll模式(表明足夠的均衡)。最初，PNll檢驗 器650的輸出是錯誤的，直到達到所期望的噪聲容限，表明達到了期望的傳輸自適應水平。以類似的方式，在調節(jié)傳輸FIR系數的同時，抖動容限鎖存器770的輸出被應用于 PNll檢驗器650。對于每一個傳輸FIR系數的設置，PWl檢驗器650確定是否適當地接收 了 PNll模式(表明足夠的均衡)。圖7還是示出了隨著根據本發(fā)明執(zhí)行均衡自適應的接收器處的數據眼的改善。如 圖7所示，第一條曲線720表明非均衡傳輸器設置的起始眼，第二條曲線730對應于實現所 期望的噪聲容限780的傳輸FIR設置，以及第三條曲線740對應于實現噪聲容限780和抖 動容限790的傳輸FIR設置。應注意，曲線730可以對應于抖動容限，而曲線740可以對應 于噪聲容限。圖8是包括本發(fā)明特征的示例性TX均衡自適應進程800的流程圖。例如，通過本 地收發(fā)器的微處理器來執(zhí)行示例性TX均衡自適應進程800以自適應鏈路伙伴的均衡系數。 如圖8所示，在步驟810期間，本地TX均衡自適應進程800最初將決策鎖存器750的電壓 閾值設成0或預定電壓或時間基準。此后，LP FIR系數在步驟820期間進行自適應，直到 基于決策鎖存器750的輸出本地PNll檢驗器650成功通過。一旦步驟820通過，則TX均 衡自適應進程800進行改善噪聲和時間容限。在步驟830期間，基于所期望的噪聲容限目標780和抖動容限目標790，本地TX均 衡自適應進程800分別設置噪聲容限鎖存器760的電壓閾值和抖動容限鎖存器770的定時 偏移。LP FIR系數在步驟840期間得到自適應。在步驟850期間進行測試，來確定基于容 限鎖存器760和/或770的輸出，本地PNll檢驗器是否成功通過。在步驟850期間，如果 基于容限鎖存器760、770的輸出本地PNll檢驗器已經成功通過，則通過的LP FIR系數和 容限設置則在步驟890期間被記錄。這些LP FIR系數和容限設置提供了充分的均衡，最大 程度地滿足了容限目標780、790。但是，在步驟850期間，如果基于容限鎖存器760和/或770的輸出，本地PNll檢驗器失敗，在步驟860期間進行進一步的測試以確定是否存在其它可能的LP FIR設置用于 評估當前的容限設置。如果確定在步驟860期間存在其它可能的LP FIR設置來評估當前 的容限設置，程序控制返回到步驟840，為當前的容限設置進一步自適應LP FIR設置。但是，在步驟860期間，如果確定不存在其它可能的LP FIR設置來評估當前的容 限設置，則在步驟870期間進行進一步測試來確定是否存在其它容限設置來評估。如果步 驟870期間確定存在其它可能的容限設置用于評估，則鎖存器760的閾值和鎖存器770的 時間偏移則在步驟880期間被調節(jié)到下一個水平。程序控制返回步驟840，用于為調節(jié)的容 限設置進一步自適應LP FIR設置。但是，在步驟870期間，如果確定不存在其它可能的容限設置用于評估，則本地TX 均衡自適應進程800在步驟875期間失敗，沒有確定可接受的LP FIR系數和容限設置。圖3、4、和8示出了示例性步驟的次序，改變的次序也是本發(fā)明的具體實施例。算 法的各種變換被預見為本發(fā)明的其他實施方案。另外，盡管已經相對于軟件程序中的處理 步驟來具體描述了本發(fā)明的示例性實施方案，然而本領域技術人員明白，不同的功能可以 在數字領域中被實現為數字邏輯塊、利用電路元件或狀態(tài)機可以被實現為硬件、或被實現 為軟件與硬件的組合。例如，此種軟件可以被數字信號處理器、微控制器、或通用計算機使 用。此種硬件和軟件可以在集成電路中實現的電路實現。因此，本發(fā)明的功能可以以方法和實現這些方法的設備的形式實現。例如，本發(fā)明 的一個或多個方面以程序代碼實現，例如，無論該程序代碼是儲存在存儲媒介中、被裝入和 /或被機器執(zhí)行、還是經過傳輸媒介傳輸，其中，當該程序代碼被裝入和被機器(如計算機) 執(zhí)行時，該機器成為實踐本發(fā)明的設備。當由通用處理器實現時，程序代碼段與處理器結合 形成一種設備，其與專門的邏輯電路近似地操作。本發(fā)明也可以在集成電路、數字信號處理 器、微處理器、和微控制器的一個或多個中得以實現。系統(tǒng)和產品詳述正如本領域所公知的，在本文中討論的方法和設備可以作為產品推廣，該產品本 身包含計算機可讀媒介，該媒介中包含計算機可讀編碼構件。計算機可讀編碼構件是可操 作的，與計算機系統(tǒng)一起，完成全部或部分的步驟來實現本文討論的方法或建立本文討論 的設備。計算機可讀媒介可以是可記錄媒介(例如，軟磁盤、硬盤驅動器、光盤、存儲器卡、 半導體裝置、芯片、專用集成電路(ASICs))，或者可以是傳輸媒介(例如，網絡包括光纖、萬 維網、電纜、或者使用時分多址，碼分多址，或其他無線電頻率信道的無線信道)。任何適用 于給計算機系統(tǒng)儲存信息的已知的或先進的媒介可以被使用。計算機可讀編碼構件是任何 機制，它讓計算機讀取指令和數據，比如磁性媒介的磁變化和光盤表面的高度變化。本文描述的計算機系統(tǒng)和服務器每個都包含存儲器，用以配置相關的處理器來實 現在這里公開的方法、步驟、和功能。存儲器可以被分配或本地化，服務器可以被分配或單 一化。存儲器可以被實現為電子的、磁的、或光學的存儲器，或它們的任意組合，或其它形式 的存儲裝置。再者，“存儲器”這個詞應該被足夠廣泛地理解，以涉及任何信息，該信息能夠 被讀出或寫入由相關處理器訪問的可尋址空間中的地址。根據這個定義，網絡信息仍然在 存儲器范圍內，因為相關處理器可以從網絡中檢索信息。當然，本文所示和描述的實施方案及其變化僅僅示出了了本發(fā)明的原理，本領域 技術人員也許會實現各種改進，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權利要求
一種由本地收發(fā)器執(zhí)行的、用于自適應鏈路伙伴的一個或多個均衡參數的方法，包括通過所述鏈路伙伴和所述本地收發(fā)器之間的信道接收訓練幀，其中所述訓練幀包括預定訓練模式；調節(jié)所述鏈路伙伴的所述均衡參數中的一個或多個；以及基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預定訓練模式，確定所述信道的所述均衡是否滿足一個或多個預定標準。
2.如權利要求1的方法，其中所述預定訓練模式是偽隨機模式。
3.如權利要求2的方法，其中所述確定步驟由偽隨機模式檢驗器執(zhí)行。
4.如權利要求1的方法，進一步包括為所述信道改善噪聲容限的步驟。
5.如權利要求4的方法，其中所述為所述信道改善噪聲容限的所述步驟進一步包括， 在改變所述一個或多個所述均衡參數的同時改變一個或多個鎖存器的電壓閾值的步驟。
6.如權利要求5的方法，其中基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預定訓練模 式來建立所述噪聲容限。
7.如權利要求1的方法，進一步包括為所述信道改善抖動容限的步驟。
8.如權利要求7的方法，其中為所述信道改善抖動容限的所述步驟進一步包括，在改 變所述均衡參數中的所述一個或多個的同時改變一個或多個鎖存器的時間偏移的步驟。
9.如權利要求8的方法，其中基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預定訓練模 式來建立所述抖動容限。
10.一種本地收發(fā)器，包括存儲器；以及至少一個與所述存儲器耦合的處理器，通過執(zhí)行以下步驟操作地自適應鏈路伙伴的一 個或多個均衡參數通過所述鏈路伙伴和所述本地收發(fā)器之間的信道接收訓練幀，其中所述訓練幀包括預 定訓練模式；調節(jié)所述鏈路伙伴的所述均衡參數中的一個或多個；以及基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預定訓練模式，確定所述信道的所述均衡 是否滿足一個或多個預定標準。
11.如權利要求10的本地收發(fā)器，其中所述預定訓練模式是偽隨機模式。
12.如權利要求11的本地收發(fā)器，其中確定所述信道的所述均衡是否滿足一個或多個 預定標準的所述步驟由偽隨機模式檢驗器執(zhí)行。
13.如權利要求10的本地收發(fā)器，其中所述處理器被進一步配置用于為所述信道改善 噪聲容限。
14.如權利要求13的本地收發(fā)器，其中通過在改變所述均衡參數中的所述一個或多個 的同時改變一個或多個鎖存器的電壓閾值，來改善用于所述信道的所述噪聲容限。
15.如權利要求14的本地收發(fā)器，其中基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預 定訓練模式來建立所述噪聲容限。
16.如權利要求10的本地收發(fā)器，其中所述處理器被進一步配置用于為所述信道改善 抖動容限。
17.如權利要求16的本地收發(fā)器，其中通過在改變所述一個或多個所述均衡參數的同 時改變一個或多個鎖存器的時間偏移，來改善用于所述信道的所述抖動容限。
18.如權利要求17的本地收發(fā)器，其中基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預 定訓練模式來建立所述抖動容限。
19.一種用于接收器的訓練幀提取器，包括 存儲器；以及至少一個與所述存儲器耦合的處理器，通過執(zhí)行以下步驟操作地自適應鏈路伙伴的一 個或多個均衡參數通過所述鏈路伙伴和所述本地收發(fā)器之間的信道接收訓練幀，其中所述訓練幀包括預 定訓練模式；調節(jié)所述鏈路伙伴的所述均衡參數中的一個或多個；以及基于所述本地收發(fā)器是否適當地接收了所述預定訓練模式，確定所述信道的所述均衡 是否滿足一個或多個預定標準。
20.如權利要求19的訓練幀提取器，其中所述預定訓練模式是偽隨機模式。全文摘要
提供了用于自適應鏈路伙伴傳輸器均衡的方法和設備。根據本發(fā)明的一個方面，通過鏈路伙伴和本地收發(fā)器之間的信道接收訓練幀，本地收發(fā)器自適應鏈路伙伴的一個或多個均衡參數，其中訓練幀包括預定訓練模式；調節(jié)鏈路伙伴的一個或多個均衡參數；以及基于本地收發(fā)器是否適當地接收預定訓練模式來確定信道的均衡是否滿足一個或多個預定標準。預定訓練模式可以是偽隨機模式，例如PN11模式。信道的噪聲容限和抖動容限能夠得到改善。
文檔編號H04L25/03GK101960804SQ200980106725
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月10日 優(yōu)先權日2008年2月29日
發(fā)明者G·W·希茨, L·A·史密斯, M·S·莫比恩, P·H·特蕾西 申請人:艾格瑞系統(tǒng)有限公司